Welches akustische Prüfverfahren für welche Aufgabe?
Geräuschprüfung, Resonanzprüfung, Prozessüberwachung und Modaltest im Vergleich – dazu Resonanzprüfsysteme nach Anregungsart und Systemtypen nach Offenheit.
Die akustische Resonanzanalyse (ART, auch Resonanzprüfung) regt ein Bauteil zu Eigenschwingungen an und vergleicht das Resonanzspektrum mit Referenzen; Risse, Lunker, Gefügefehler und Materialverwechslungen verschieben die Eigenfrequenzen und werden zerstörungsfrei erkannt.
Verfahren im Überblick
Vier akustische Verfahren decken unterschiedliche Prüfaufgaben ab – vom Geräusch im Betrieb bis zum Materialfehler im Gefüge.
| Verfahren | Prüfaufgabe | Prüfling | Anregung | Ergebnis | Taktfähigkeit | Grenzen |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Geräuschprüfung (NVH) | Geräusch- und Schwingungsqualität objektiv bewerten | E-Motoren, Getriebe, Pumpen, Aktuatoren | Betrieb des Prüflings (Hochlauf) | OK/NOK, Ordnungen, Psychoakustik | 100 % inline, OK/NOK in unter 1 s | Prüfling muss betrieben werden; Umgebungsgeräusch erfordert Schalldämmung |
| Akustische Resonanzprüfung (ART) | Risse, Lunker, Gefügefehler, Materialverwechslung erkennen | Guss-, Sinter- und Keramikteile | Impulshammer, Lautsprecher, Piezo-Schwinger | Resonanzspektrum, OK/NOK | 100 % inline, OK/NOK in unter 1 s | Bewertet das ganze Teil, lokalisiert den Fehler nicht; je Teilefamilie eine Projektierung |
| Akustische Prozessüberwachung | Werkzeugbruch, Verschleiß und Fügefehler erkennen | Zerspanung, Fügen/Pressen, Schweißen, Montage | Der Prozess selbst | Signal an die Steuerung | Prozessbegleitend, jedes Teil | Sensor muss nah am Prozess sitzen; Bewertung des Bauteils selbst nur indirekt |
| Modaltest | Eigenfrequenzen, Dämpfung und Schwingformen bestimmen | Einzelteile, Prototypen, Referenzteile | Impulshammer, Shaker | Modalparameter | Labor, nicht für den Serientakt | Aufwendig je Teil, liefert die Grundlage für die Resonanzprüfung |
Resonanzprüfsysteme nach Anregung und Erfassung
Resonanzprüfsysteme unterscheiden sich vor allem darin, wie das Bauteil angeregt und wie die Schwingung erfasst wird. Die Wahl richtet sich nach Bauteil, Frequenzbereich und Takt.
| Anregung / Erfassung | Stärken | Grenzen | Typischer Einsatz |
|---|---|---|---|
| Impulshammer, Klopfaktuator | Breitbandige Anregung, einfach und robust | Anschlagstelle und -kraft müssen reproduzierbar sein | Serienprüfung im Takt; mobil mit dem Prüfhammer Sonic MLNR |
| Lautsprecher | Berührungslose Anregung ohne Verschleiß | Geringere Anregungsenergie bei schweren Bauteilen; Umgebungsgeräusch beachten | Leichte und empfindliche Bauteile |
| Piezo-Schwinger, Shaker | Gezielte Anregung definierter Frequenzbereiche | Ankopplung an das Bauteil nötig | Labor, Modaltest, Sonderprüfplätze |
| Mikrofon, Beschleunigungssensor, Laser-Vibrometer | Erfassung passend zum Bauteil; das Laser-Vibrometer misst berührungslos | Beschleunigungssensoren brauchen Kontakt, das Laser-Vibrometer Sichtzugang | Vorqualifizierte Sensor-Kits je Prüfaufgabe |
Systemtypen im Vergleich
Neben dem Verfahren entscheidet der Systemtyp, wie flexibel ein Prüfsystem bleibt: bei neuen Varianten, beim Retrofit und beim Zugriff auf die Daten.
| Systemtyp | Hardwarebindung | Konfigurierbarkeit | Retrofit | Datenzugriff |
|---|---|---|---|---|
| Geschlossenes Komplettsystem | An die Hardware des Anbieters gebunden | Im Rahmen der vorgesehenen Prüfaufgaben | Meist nur mit dem gleichen System | Über die Werkzeuge des Anbieters |
| Offene Plattform (SonicTC) | Hardware-offen: Sensorik verschiedener Hersteller, Datenerfassung über NI-DAQmx und TwinCAT | Konfigurieren statt programmieren | Bestandsanlagen mit neuer Prüfsoftware nachrüsten, Mechanik und Sensorik weiterverwenden | Ergebnisse über PROFINET, OPC UA, EtherNet/IP, Modbus, TCP/IP oder digitale I/Os |
| Eigenentwicklung | Frei wählbar | Volle Freiheit, aber Pflege und Dokumentation liegen beim Betreiber | Möglich, mit Eigenaufwand | Vollständig, in eigener Verantwortung |
Abgrenzung zu bildgebenden Verfahren
Akustische Verfahren ergänzen Röntgen/CT, Ultraschall und Wirbelstromprüfung, statt sie zu ersetzen. Die Resonanzprüfung bewertet das ganze Bauteil in einem Schritt, ohne Koppelmedium und auf Stahl, Keramik, Kunststoff und Sinter. Bildgebende Verfahren lokalisieren einen Fehler im Detail, sind aber langsamer; Wirbelstrom ist auf leitfähige Werkstoffe beschränkt.
Häufige Fragen.
Welches Verfahren eignet sich für Risse in Guss- und Sinterteilen?
Die akustische Resonanzprüfung: Risse, Lunker und Gefügefehler verschieben die Eigenfrequenzen. Das Teil wird angeregt, das Spektrum mit der Referenz verglichen – zerstörungsfrei und im Takt.
Ersetzt die akustische Prüfung Röntgen oder Ultraschall?
Nein, sie ergänzt sie: Die akustische Prüfung bewertet jedes Teil schnell und als Ganzes, bildgebende Verfahren lokalisieren den Fehler im Zweifelsfall im Detail.
Lassen sich Geräusch- und Resonanzprüfung auf einer Plattform kombinieren?
Ja: SonicTC bündelt die Module SonicTC.NVH (Geräuschprüfung), SonicTC.AT (Resonanzprüfung) und SonicTC.DSP (Prozessüberwachung) auf einer Plattform. Welches Modul nötig ist, richtet sich nach Prüfling und Fehlerbild.
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